Wat is industriële automatisering? Soorten, niveaus, voordelen

In dit artikel zullen we een overzicht zien van industriële automatisering, wat zijn de voordelen van nadelen van industriële automatisering, verschillende soorten automatiseringssystemen, verschillende niveaus in een typische industriële automatiseringstoepassing en nog veel meer. Overzichtsintroductie Wat is industriële automatisering? Voorbeeld om te begrijpen Industriële automatiseringMotivatie voor industriële automatiseringNiveaus van industrieel automatiseringsprocesSupervisorniveauControleniveauVeldniveauTypen industriële automatiseringssystemenVast automatiseringssysteemProgrammeerbaar automatiseringssysteemFlexibel automatiseringssysteemGeïntegreerd automatiseringssysteemVoor- en nadelen van industriële automatiseringVoordelenInleidingSinds de periode van de industriële revolutie in Groot-Brittannië is er altijd een aanzienlijke hoeveelheid energie gestoken in het ontwikkelen van complexe technieken om mensen te helpen met verschillende productietaken. Een industrieel productieproces bestaat uit reeksen machines, waardoor een combinatie van grondstoffen gaat t door en transformeren in het eindproduct. Hier kan de term "machine" van alles zijn, zoals een motor, boormachine, transportband, enz. die vallen onder elektromechanische apparaten of chemische machines zoals ovens, drogers, chemische verbrandingssystemen enz. Tegenwoordig heeft industriële automatisering het productieproces in industrieën overgenomen en het is erg moeilijk om een ​​productielijn voor te stellen zonder automatiseringssystemen. Er zijn verschillende factoren die leiden tot de implementatie van een automatiseringssysteem in industriële productie, zoals de eis van hoogwaardige producten, hoge verwachtingen in productbetrouwbaarheid, grootschalige productie enz. Wat is industriële automatisering? Industriële automatisering is een proces van het bedienen van machines en andere industriële apparatuur met behulp van digitale logische programmering en het verminderen van menselijke tussenkomst bij de besluitvorming en het handmatige commandoproces met behulp van gemechaniseerde apparatuur. De bovenstaande definitie is zeker niet eenvoudig te begrijpen, maar laten we proberen te begrijpen wat een industriële automatisering is met aan de hand van een klein voorbeeld. Voorbeeld om industriële automatisering te begrijpen Beschouw een handmatig industrieel productieproces, waarbij een operator de temperatuur van een oven observeert. Stel dat het de taak is om een ​​bepaalde temperatuur te bereiken en die temperatuur ongeveer 30 minuten te handhaven. De operator moet dus eerst de hoeveelheid brandstof naar de oven aanpassen door een klep te regelen om de temperatuur tot de gewenste hoeveelheid te verhogen. Zodra de noodzakelijke temperatuur is bereikt, moet deze worden gehandhaafd door de klep constant aan te passen, dwz ofwel de brandstof verhogen of verlagen, afhankelijk van de temperatuur gedurende de volgende 30 minuten. Nu, met industriële automatisering, wordt het hele proces verzorgd zonder de hulp van een operator. Ten eerste is er een temperatuursensor in de buurt van de oven geplaatst die de temperatuur doorgeeft aan een computer. Nu is er een gemotoriseerde klep, die ook door de computer wordt bestuurd, voor de brandstoftoevoer naar de oven. Op basis van de temperatuurmetingen van de sensor zal de computer de klep openen om in het begin meer brandstof toe te laten. Zodra de gewenste temperatuur is bereikt, wordt de klep uitgeschakeld. Maar de computer kan de klep openen of sluiten, zelfs om een ​​​​kleine hoeveelheid brandstof te laten stromen, op basis van de temperatuurmetingen. De timer in de computer geeft aan wanneer 30 minuten voorbij zijn en de computer het systeem volledig kan uitschakelen. Het bovenstaande voorbeeld lijkt misschien vaag, maar het helpt om te begrijpen hoe een typisch industrieel automatiseringssysteem kan worden geïmplementeerd. In het bovenstaande voorbeeld zijn er absoluut geen menselijke tussenkomsten en wordt de hele taak volledig uitgevoerd door het automatiseringssysteem.Motivatie voor industriële automatiseringDe term automatisering is bedacht door een ingenieur van Ford Motor Company, die pioniers was op het gebied van industriële automatisering en productie-assemblagelijnen . In het begin is het industriële productieproces gebaseerd op de ogen, handen en hersenen van een arbeider, in tegenstelling tot hedendaagse sensoren, actuatoren en computers. Oorspronkelijk is de implementatie van automatisering in een productieproces gericht op het vervangen van een menselijke arbeider door een onafhankelijke automaat. Aanvankelijk moesten deze onafhankelijke machines worden gecoördineerd door een menselijke supervisor voor een soepel productieproces. Maar met technologische ontwikkelingen in analoge en digitale besturingssystemen, microprocessors en PLC's (Programmable Logic Controllers) en verschillende sensoren, is het heel eenvoudig geworden om meerdere onafhankelijke machines en processen en het bereiken van echte industriële automatisering. Met de opkomst van de industriële economie zijn de bedrijfsstrategieën voor industriële automatisering in de loop van de tijd ook veranderd. Tegenwoordig zijn de fundamentele motivaties voor het implementeren van industriële automatisering: De productie verhogen De kosten verlagen, met name de menselijke kosten De kwaliteit van het product verbeteren Efficiënt gebruik van grondstoffen Het energieverbruik verminderen De bedrijfswinsten verhogen Er zijn een paar secundaire redenen voor het gebruik van automatisering in het industriële productieproces zoals het bieden van een veilige omgeving voor de operator, het verminderen van de milieuvervuiling, enz. Niveaus van industrieel automatiseringsproces Er zijn verschillende manieren om de niveaus van een industrieel automatiseringsproces te beschrijven, maar de eenvoudigste is de volgende hiërarchische driehoek van drie niveaus van een typische industriële automatiseringstoepassing. Supervisorniveau Het supervisorniveau bevindt zich aan de top van de hiërarchie en bestaat meestal uit een industriële pc, die meestal beschikbaar is als een desktop-pc of een paneel-pc of een in een rack gemonteerde pc. Deze pc's draaien op standaard besturingssystemen met speciale software, meestal geleverd door de leverancier voor industriële procesbesturing. Het belangrijkste doel van de software is procesvisualisatie en parametrering. Voor de communicatie wordt een speciaal industrieel ethernet gebruikt, dat Gigabit LAN of een willekeurige draadloze topologie (WLAN) kan zijn. Controleniveau Het controleniveau is het middelste niveau in de hiërarchie en dit is het niveau waarop alle automatiseringsgerelateerde programma's worden uitgevoerd. Voor dit doel worden over het algemeen Programmable Logic Controllers of PLC's gebruikt, die realtime rekencapaciteit bieden. PLC's worden meestal geïmplementeerd met 16-bits of 32-bits microcontrollers en draaien op een eigen besturingssysteem om aan de realtime-vereisten te voldoen. PLC's kunnen ook worden gekoppeld aan verschillende I/O-apparaten en kunnen communiceren via verschillende communicatieprotocollen zoals CAN.Field LevelDe eindapparatuur zoals sensoren en actuatoren zijn in de hiërarchie ingedeeld in Field Level. De sensoren zoals temperatuur, optisch, druk etc. en actuatoren zoals motoren, kleppen, schakelaars enz. zijn gekoppeld aan een PLC via een veldbus en de communicatie tussen een Field Level-apparaat en de bijbehorende PLC is meestal gebaseerd op een punt-naar-punt-verbinding. Zowel bedrade als draadloze netwerken worden gebruikt voor communicatie en met behulp van deze communicatie kan de PLC ook diagnosticeren en parametriseren van verschillende componenten. Bovendien vereist een processysteem voor industriële automatisering ook twee belangrijke systemen. Dit zijn:Industriële stroomvoorzieningBeveiliging en beschermingDe stroomvereisten van verschillende systemen in verschillende niveaus van de hiërarchie kunnen zeer verschillend zijn. PLC's werken bijvoorbeeld meestal op 24V DC, terwijl zware motoren op 1-fase of 3-fase AC draaien. Er is dus een breed scala aan goede ingangsvoeding nodig voor een probleemloze werking. Bovendien moet er beveiliging zijn voor de software die wordt gebruikt om de PLC's te besturen, aangezien deze gemakkelijk kan worden gewijzigd of beschadigd. Gezien alle bovengenoemde niveaus en de bijbehorende componenten, zal een typisch industrieel automatiseringssysteem de volgende structuur hebben. Industriële automatiseringssystemen Nu we een beetje hebben gezien over de lay-out van een typisch industrieel automatiseringssysteem, gaan we verder met de bespreking van de verschillende soorten industriële automatiseringssystemen. Industriële automatiseringssystemen worden meestal onderverdeeld in vier typen. Vast automatiseringssysteem Programmeerbaar automatiseringssysteem Flexibel automatiseringssysteem Geïntegreerd automatiseringssysteem Vast automatiseringssysteem In een vast automatiseringssysteem wordt de productieapparatuur vastgezet met een vaste reeks bewerkingen of taken en zijn er zelden wijzigingen in deze bewerkingen. Een vast automatiseringssysteem wordt meestal gebruikt in continue stroomprocessen zoals transportbanden en massaproductiesystemen. Programmeerbaar automatiseringssysteem In het programmeerbare automatiseringssysteem kan de volgorde van bewerkingen en de configuratie van de machines worden gewijzigd met behulp van elektronische bedieningselementen. Dit systeem vereist een aanzienlijke hoeveelheid tijd en moeite om de machines te herprogrammeren en wordt meestal gebruikt in batchproductie. Flexibel automatiseringssysteem Een flexibel automatiseringssysteem wordt meestal, altijd bestuurd door computers en wordt vaak geïmplementeerd waar het product vaak varieert. CNC-machines zijn het beste voorbeeld voor dit systeem. De code die door de operator aan de computer wordt gegeven, is uniek voor een bepaalde taak en op basis van de code verwerft de machine de benodigde gereedschappen en apparatuur voor de productie. Geïntegreerd automatiseringssysteem Een geïntegreerd automatiseringssysteem is een reeks onafhankelijke machines, processen en gegevens, allemaal synchroon werkend onder het commando van een enkel controlesysteem om een ​​automatiseringssysteem van een productieproces te implementeren. CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing), computergestuurde gereedschappen en machines, robots, kranen en transportbanden zijn allemaal geïntegreerd met behulp van complexe planning en productiecontrole.Voor- en nadelen van industriële automatiseringVoordelenDe taak die wordt uitgevoerd door menselijke operators waarbij vervelende fysieke werk kan gemakkelijk worden vervangen. Menselijke operators kunnen het werken in gevaarlijke productieomgevingen met extreme temperaturen, vervuiling, bedwelmende elementen of radioactieve stoffen vermijden. De taken die moeilijk zijn voor een typische menselijke operator, kunnen gemakkelijk worden uitgevoerd. Deze taken omvatten het tillen van zware en grote lasten, het werken met extreem kleine objecten enz. De productie is altijd sneller en de kosten van het product zijn aanzienlijk lager (in vergelijking met hetzelfde product dat met handmatige bediening wordt geproduceerd). Er kunnen verschillende kwaliteitscontroles worden uitgevoerd geïntegreerd in het productieproces om consistentie en uniformiteit te bieden. De economie van de industrie kan aanzienlijk worden verbeterd, wat een directe impact heeft op de levensstandaard. Nadelen Verlies van banen. Aangezien het merendeel van het werk door machines wordt gedaan, is de behoefte aan handenarbeid zeer gering. Alle gewenste taken kunnen met de huidige technologie niet worden geautomatiseerd. Producten met onregelmatige vormen en maten kunnen bijvoorbeeld het beste handmatig worden gemonteerd. (Deze trend lijkt te veranderen met geavanceerde computers en algoritmen). Het is mogelijk om automatisering te gebruiken voor bepaalde processen, bijv

Laat een bericht achter 

Message List